Cistična fibroza (CF) je nasljedno stanje koje sluz oboljelih čini gustom i ljepljivom. Njihova pluća postaju plodno tlo za bakterije koje imunološki sustav zdravih ljudi lako svlada. Osobe s CF često uzimaju antibiotike kako bi spriječile infekcije pluća, ali antibiotici ne ubijaju sve. Bakterija Mycobacterium abscessus otporna je na mnoge uobičajene lijekove i raširila se poput kuge, piše Ars Technica. 

Analizirajući genome M. abscessus kod ljudi diljem svijeta, istraživači su pratili širenje bakterije tijekom prošlog stoljeća. Otkrili su da je glavni krivac za širenje ove bakterije stari neprijatelj javnog zdravlja. Pluća pušača stvorila su rezervoar u kojem je patogen mogao živjeti i razmnožavati se, rezervoar koji se prelio kada su ljudi s cističnom fibrozom počeli živjeti u odrasloj dobi.

Da bi se to otkrilo trebalo je sekvencirati pune genome tisuća sojeva M. abscessusa iz cijelog svijeta. No, slažu se istraživači, naporan rad se isplatio.

Rušenje dogme

Znanstvenici su dugo mislili da M. abscessus većinu vremena provodi u okolišu i da se ljudi s oštećenim plućima zaraze kada se izlože kontaminiranom tlu ili vodi. Ova se dogma promijenila prije pet godina kada je skupina koju su predvodili istraživači zaraznih bolesti Julian Parkhill i Andres Floto pokazala da se M. abscessus može širiti s jedne osobe na drugu te da su žarišta prijenosa bili centri za liječenje CF.

Parkhill i Floto sekvencirali su genome sojeva M. abscessusa ljudi liječenih u jednom centru za CF kako bi vidjeli koliko će varijacija pronaći i je li ta genetska varijacija u korelaciji s virulencijom.

Pretpostavili su da se svaka osoba neovisno zarazila patogenom iz okoline pa bi se genomi trebali znatno razlikovali. Umjesto toga, mnogi su genomi bili slični ili čak identični. Bio je to dokaz da su pacijenti bolest prenijeli jedni na druge.

Ali ne mogu se sve infekcije M. abscessusom objasniti širenjem unutar centra za liječenje. Neki od genoma bili su previše slični da bi bili pokupljeni iz okoline, ali previše različiti da bi došli izravno od drugih ljudi. Pitanje je kako su oni nastali?

Obiteljsko stablo patogena

Istraživači su sekvencirali genome sojeva M. abscessus izoliranih kod više od 1000 ljudi iz cijelog svijeta, neki s CF-om, neki s drugim vrstama oštećenja pluća; kako bi razumjeli kako se patogen širi.

Naoružani gomilom genetskih sekvenci izradili su "obiteljsko stablo"; genetski slične bakterije grupirane su zajedno, baš kao što braća i sestre zauzimaju istu granu obiteljskog stabla. Znajući otprilike koliko često genom M. abscessus dobiva novu mutaciju, istraživači su mogli dodati datume stablu.

Šezdesetih godina prošlog stoljeća stablo je postalo grmoliko. M. abscessus je počeo brzo mutirati, što je dovelo do guste mreže grana. Vrijeme je u korelaciji s uspostavom centara za liječenje CF-a, što je oboljelima omogućilo da prežive djetinjstvo i međusobno komuniciraju.

Tako je u plućima ljudi s CF-om stvorena niša u kojoj će bakterije živjeti i odakle će se prenositi i širiti. Ono što je dobro za osobe s CF, dobro je i za M. abscessus, pa je logično da je patogen uzeo maha sredinom stoljeća.

Mutacijski potpis

Korijeni stabla sezali su puno dublje u prošlost pa su se istraživači zapitali što je poticalo širenje M. abscessusa prije nego što je bilo dostupno moderno liječenje, u vrijeme kad je većina oboljelih ljudi umirala vrlo mlada?

Parkhill je znao da su pušači osjetljivi na infekcije M. abscessusom, a njegovi kolege objavili su studiju koja pokazuje kako stanice raka povezanih s duhanom imaju karakteristične genetske mutacije. Bilo je pitanje mogu li se iste mutacije pronaći i u M. abscessusu.

Mutacijski potpis povezan s pušenjem prilično je suptilan pa je Parkhillov laboratorij morao analizirati stotine genoma kako bi bili sigurni da potpisi doista dokazuju izloženost duhanu. Računalnom programu trebali su dani da pregleda sve podatke. No, na kraju se ukazao duhanski mutacijski potpis koji je potvrdio kako pušači nose M. abscessus.

Medicinske implikacije

Bilo je to prvi put da su istraživači koristili analizu mutacija kako bi identificirali okruženja u kojima je patogen živio. 

Shvaćanje da se M. abscessus može širiti između osoba s CF-om promijenilo je način na koji zdravstveni radnici razmišljaju o prevenciji bolesti. Nova studija pokazuje da je opasnost od prijenosa još raširenija. Ali znanje stvara nove opcije. "Što više puteva prijenosa identificiramo, to ih više možemo zatvoriti", zaključuje Parkhill.